CN104981674A - 微通道热交换器 - Google Patents

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CN104981674A CN201480007899.8A CN201480007899A CN104981674A CN 104981674 A CN104981674 A CN 104981674A CN 201480007899 A CN201480007899 A CN 201480007899A CN 104981674 A CN104981674 A CN 104981674A
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Abstract

HVAC系统(100)的微通道热交换器(108)可以包括多个具有翅片(216)的微通道管(214)，翅片设置在至少一对相邻的微通道管(214)之间。该对相邻的微通道管(214)可以将集管(212)流体连通地连接在微通道管(214)的每一端上，并且微通道管(214)和翅片(216)中的至少一个定向为相对于穿过微通道热交换器(108)的气流的主气流方向(210)基本上平行。

Description

微通道热交换器
背景技术
加热、通风和/或空气调节(HVAC)系统通常可以在住宅和/或商业建筑中使用以为这些建筑内的气候受控区域提供制热和/或制冷。某些HVAC系统可以包括微通道热交换器。某些微通道热交换器可以包括多个微通道管和/或翅片，这些微通道管和/或翅片相对于穿过管和/或翅片的气流主方向以一角度定向。在某些情况下，成角度的定向可能引起跨过微通道热交换器的不期望的压降。
发明内容
在本公开的某些实施例中，公开了一种微通道热交换器，该微通道热交换器包括多个微通道管和设置在至少一对相邻的微通道管之间的翅片，其中微通道管和翅片中的至少一个基本上平行于微通道热交换器的主气流方向定向。
在本公开的其它实施例中，公开了一种空气处理单元，该空气处理单元包括主要气流方向和微通道热交换器，该微通道热交换器包括多个微通道管和设置在至少一对相邻的微通道管之间的翅片，其中微通道管和翅片中的至少一个基本上平行于主气流方向定向。
附图说明
为了更充分理解本公开及其优点，现参考以下简短描述，结合附图和具体描述进行考虑，其中相同的参考数字表示相同的零件。
图1是根据本公开的实施例的HVAC系统的示意图；
图2是图1的室内单元的示意前视图，包括根据本公开的实施例的微通道热交换器；
图3是图2的微通道热交换器的俯视图；
图4是图2的微通道热交换器的侧视图；
图5是移除了集管的图2的微通道热交换器的前视图；
图6是根据本公开的实施例的室外热交换器的多个微通道管的局部剖切斜视图；
图7是根据本公开的替代实施例的微通道热交换器的俯视图；以及
图8是图7的微通道热交换器的前视图。
具体实施方式
在某些情况下，可能希望在加热、通风和/或空气调节(HVAC)系统中提供微通道热交换器。某些微通道热交换器可以包括微通道管和/或翅片，这些微通道管和/或翅片可以相对于气流的主方向以不必需要消耗更多能量以使空气移动通过微通道热交换器的方式定向。本公开的某些系统和方法可以提供如下微通道热交换器和/或包括微通道热交换器的空气处理单元，其中微通道热交换器的微通道管和/或翅片相对于气流的主方向以选择为使跨过微通道热交换器的压降最小化的方式定向。本公开进一步考虑如下微通道热交换器和/或包括微通道热交换器的空气处理单元，其中微通道热交换器的微通道管和/或翅片相对于气流的主方向基本上平行地定向，以使跨过微通道热交换器的压降最小化。在某些实施例中，容许充注的微通道热交换器可以用在HVAC系统的室内单元和/或室外单元中，包括但不限于热泵系统。
现参考图1，示出根据本公开实施例的HVAC系统100的示意图。HVAC系统100通常包括室内单元102、室外单元104以及系统控制器106。系统控制器106可通常控制室内单元102和/或室外单元104的运行。如图所示，HVAC系统100是所谓的热泵系统，该热泵系统可选择性地运行以执行一个或多个基本上封闭的热动力制冷循环，以提供冷却功能和/或加热功能。
室内单元102通常包括室内热交换器108、室内风机110和室内计量装置112。室内热交换器108是板翅式热交换器，构造成允许室内热交换器108的内部管系内运载的制冷剂与接触室内热交换器108、但与制冷剂保持隔离的流体之间的热交换。在其它实施例中，室内热交换器108可以包括绕片式热交换器、微通道热交换器或任何其它合适类型的热交换器。
室内风机110可以是离心式鼓风机，其包括鼓风机壳体、至少部分地设置在鼓风机壳体内的鼓风机叶轮以及构造成选择性地转动鼓风机叶轮的鼓风机马达。在其它实施例中，室内风机110可包括混合流动风机和/或任何其它合适类型的风机。室内风机110构造成能够以一个或多个速度范围内的多种速度运行的调制和/或可变速风机。在其它实施例中，室内风机110可构造成能够通过选择性地对室内风机110的马达的多个电磁绕组中的不同电磁绕组通电而以多个运行速度运行的多速风机。在又一些实施例中，室内风机110可以是单速风机。
室内计量装置112是电子控制电动机驱动的电子膨胀阀(EEV)。在替代实施例中，室内计量装置112可包括恒温膨胀阀、毛细管组件和/或任何其它合适的计量装置。室内计量装置112可包括制冷剂止回阀和/或制冷剂旁路和/或与它们关联，以在制冷剂流过室内计量装置112的方向使得室内计量装置112不意图计量或以其它方式显著限制制冷剂通过室内计量装置112的流量时使用。
室外单元104通常包括室外热交换器114、压缩机116、室外风机118、室外计量装置120以及换向阀122。室外热交换器114是微通道热交换器，该微通道热交换器构造成允许室外热交换器114的内部通道内运载的制冷剂与接触室外热交换器114、但与制冷剂保持隔离的流体之间的热交换。在其它实施例中，室外热交换器114可包括板翅式热交换器、绕片式热交换器或任何其它合适类型的热交换器。
压缩机116是多速涡旋式压缩机，其构造成选择性地以多个质量流速泵送制冷剂。在各替代实施例中，压缩机116可包括能够在一个或多个速度范围内运行的调制压缩机、往复型压缩机、单速压缩机和/或任何其它合适的制冷剂压缩机和/或制冷剂泵。
室外风机118是轴流式风机，其包括风机叶片组件和构造成选择性地旋转风机叶片组件的风机电动机。在其它实施例中，室外风机118可包括混合流动风机、离心式鼓风机和/或任何其它合适类型的风机和/或鼓风机。室外风机118构造成能够以一个或多个速度范围内的多种速度运行的调制和/或可变速风机。在其它实施例中，室外风机118可构造成能够通过选择性地对室外风机118的马达的多个电磁绕组中的不同电磁绕组通电而以多个运行速度运行的多速风机。在又一些实施例中，室外风机118可以是单速风机。
室外计量装置120是恒温膨胀阀。在替代实施例中，室外计量装置120可包括类似于室内计量装置12的电子控制电动机驱动的EEV、毛细管组件、和/或任何其它合适的计量装置。室外计量装置120可包括制冷剂止回阀和/或制冷剂旁路和/或与它们关联，以在制冷剂流过室外计量装置120的方向使得室外计量装置120不意图计量或以其它方式显著限制制冷剂通过室外计量装置120的流量时使用。
换向阀122是所谓的四通换向阀。可选择性地控制换向阀122以改变制冷剂在HVAC系统100中的流动路径，如下文更详细所述的。换向阀122可包括电磁线圈或构造成选择性地使换向阀122的部件在各操作位置之间移动的其它装置。
系统控制器106可通常包括用于显示信息并用于接收用户输入的触屏界面。系统控制器106可显示与HVAC系统100的运行相关的信息并可接收与HVAC系统100的运行相关的用户输入。但是，系统控制器106还可操作以显示信息并接收与HVAC系统100的运行略有相关和/或不相关的用户输入。在某些实施例中，系统控制器106可不包括显示器并可从来自远程传感器和远程构造工具的输入得到所有信息。在某些实施例中，系统控制器106可包括温度传感器并还可构造成控制与HVAC系统100相关的加热和/或冷却区域。在某些实施例中，系统控制器106可构造成作为控制调节空气到与HVAC系统100相关区域的供给的恒温器。
在某些实施例中，系统控制器106也可选择性地与室内单元102的室内控制器124、室外单元104的室外控制器126、和/或HVAC系统100的其它部件通信。在某些实施例中，系统控制器106可构造成选择性地通过通信总线128双向通信。在某些实施例中，通信总线128的各部分可包括适于在系统控制器106和构造成与通信总线128对接的HVAC系统100各部件中的一个或多个之间通信信息的三线连接。再有，系统控制器106可构造成选择性地经由通信网络132与HVAC系统部件和/或任何其它装置130通信。在某些实施例中，通信网络132可包括电话网络，且其它装置130可包括电话。在某些实施例中，通信网络132可包括因特网，且其它装置130可包括智能手机和/或其它能上网的移动通信装置。在其它实施例中，通信网络132也可包括远程服务器。
室内控制器124可由室内单元102承载，并可构造成经由通信总线128和/或任何其它合适的通信介质接收信息输入、发送信息输出、以及以其它方式与系统控制器106、室外控制器126和/或任何其它装置130通信。在某些实施例中，室内控制器124可构造成与室内个性化模块134通信，室内个性化模块134可包括与室内单元102的识别和/或运行相关的信息。在某些实施例中，室内控制器124可构造成接收与室内风机110的速度相关的信息、向电热继电器发送控制输出、发送关于室内风机110体积流率的信息、与空气清洁器136通信和/或以其它方式影响对空气清洁器136的控制、以及与室内EEV控制器138通信。在某些实施例中，室内控制器124可构造成与室内风机控制器142通信和/或以其它方式影响对室内风机110运行的控制。在某些实施例中，室内个性化模块134可包括与室内单元102的识别和/或运行和/或室外计量装置120的位置相关的信息。
在某些实施例中，室内EEV控制器138可构造成接收与室内单元102内制冷剂的温度和/或压力相关的信息。更具体地，室内EEV控制器138可构造成接收与制冷剂进入、排出室内热交换器108和/或在室内热交换器108内的温度和压力相关的信息。另外，室内EEV控制器138可构造成与室内计量装置112通信和/或以其它方式影响对室内计量装置112的控制。室内EEV控制器138也可构造成与室外计量装置120通信和/或以其它方式实现对室外计量装置120的控制。
室外控制器126可由室外单元104承载，并可构造成经由通信总线128和/或任何其它合适的通信介质接收信息输入、发送信息输出、以及以其它方式与系统控制器106、室内控制器124和/或任何其它装置通信。在某些实施例中，室外控制器126可构造成与室外个性化模块140通信，室外个性化模块140可包括与室外单元104的识别和/或运行相关的信息。在某些实施例中，室外控制器126可构造成接收关于与室外单元104相关环境温度的信息、关于室外热交换器114的温度的信息、和/或关于制冷剂进入、排出室外热交换器114和/或压缩机116和/或在室外热交换器114和/或压缩机116内的制冷剂温度和/或压力的信息。在某些实施例中，室外控制器126可构造成发送关于监测室外风机118、压缩机油箱加热器、换向阀122的螺线管、与调节和/或监测HVAC系统100的制冷剂充注、室内计量装置100的位置和/或室外计量装置120的位置关联的继电器的信息，与上述各部件通信的信息，和/或以其它方式实现对上述各部件的控制的信息。室外控制器126还可构造成与压缩机驱动控制器144通信，压缩机驱动控制器144构造成对压缩机116通电和/或控制压缩机116。
示出HVAC系统100构造成以所谓的冷却模式运行，其中在室内热交换器108处由制冷剂吸收热量并在室外热交换器114处从制冷剂放出热量。在某些实施例中，压缩机116可运行以压缩制冷剂并从压缩机116通过换向阀122泵送相对高温且高压的压缩制冷剂到室外热交换器114并到达室外热交换器114。随着制冷剂穿过室外热交换器114，室外风机118可运行以移动空气与室外热交换器114接触，由此将热量从制冷剂传递到室外热交换器114周围的空气。制冷剂可主要包括液相制冷剂，且制冷剂可从室外热交换器114通过和/或围绕室外计量装置120流到室内计量装置112，室外计量装置120在冷却模式基本上不阻碍制冷剂的流动。室内计量装置112可计量穿过室内计量装置112的制冷剂，从而室内计量装置112下游的制冷剂处于比室内计量装置112上游的制冷剂低的压力下。跨越室内计量装置112的压差允许室内计量装置112下游的制冷剂膨胀和/或至少部分转换成两相(蒸汽和气体)混合物。两相制冷剂可进入室内热交换器108。随着制冷剂穿过室内热交换器108，室内风机110可运行以移动空气与室内热交换器108接触，由此将热量从室内热交换器108周围的空气传递到制冷剂，并使两相混合物的液体部分蒸发。制冷剂可此后在穿过换向阀122之后重新进入压缩机116。
为了以所谓的加热模式运行HVAC系统100，可控制换向阀122以改变制冷剂的流动路径，室内计量装置112可停用和/或旁路，且室外计量装置120可启用。在加热模式，制冷剂可从压缩机116通过换向阀122流到室内热交换器108，制冷剂可基本上不受室内计量装置112的影响，制冷剂可经历跨越室外计量装置120的压差，制冷剂可穿过室外热交换器114，且制冷剂可在穿过换向阀122之后重新进入压缩机116。最一般地，HVAC系统100在加热模式的运行与其在冷却模式的运行相比将室内热交换器108与室外热交换器114的作用互换。
现在参考图2，根据本公开的实施例示出了包括微通道热交换器108的图1的室内单元102的示意前视图。室内单元102通常包括鼓风机柜202和热交换器柜206，鼓风机柜202包括鼓风机组件110，热交换器柜206包括微通道热交换器108。在某些实施例中，室内单元102还可以包括加热器柜220，该加热器柜220包括加热器组件222。在某些实施例中，然而，加热器组件222可以设置在热交换器柜206内。室内单元102通常可以包括吹过式空气处理单元，该空气处理单元包括以A形盘管布置配置的微通道热交换器108。然而，在替代实施例中，室内单元102可以是拉过式空气处理单元，其中空气由设置在微通道热交换器108下游的鼓风机组件(诸如鼓风机组件110)拉过微通道热交换器108。另外，微通道热交换器108可以替代地以V形盘管布置定向。在该实施例中，鼓风机组件204通常沿主气流方向210推动空气通过室内单元102和微通道热交换器108。
现在参考图3-5，分别示出了微通道热交换器108的俯视图、侧视图和前视图。微通道热交换器108通常包括多个管状集管212(在图5中未示出)，微通道管214可以在管状集管212之间水平地延伸，经由每个微通道管214内的多个微通道(图示为224并且在图6中示出)彼此流体连通地接合对置的管状集管212。微通道管214通常可以包括平坦的带形状，并且折皱的翅片216可以接合在相邻的微通道管214之间。在运行时，空气可以在相邻的微通道管214之间推动并与翅片216接触，以促进由鼓风机组件110移动的空气与流过微通道管214的微通道的制冷剂之间的热交换。
当在图3中从上方观察时，可以看到微通道管214和关联的翅片216中的每个通常相对于主气流方向210平行地定向。更具体地，微通道管214的平坦表面通常可以基本上平行于主气流方向210。因此，跨过微通道热交换器108的压降最小化。此外，室内单元102可以更有效地运行，至少是因为需要更少的能量来移动空气通过微通道热交换器108。此外，由于微通道管214和/或翅片216相对于主气流方向210的定向，形成在微通道热交换器108上的冷凝更不可能与微通道热交换器108分开并且挟带在气流中，由此离开微通道热交换器108。在某些情况下，微通道管214和翅片216的上述定向可以描述成被定向为：在沿着平行于主气流方向210且横向于通过微通道管214的制冷剂流的方向的方向观察时提供最小的覆盖面积。
如从图4中侧面观察，可以看到最下方的微通道管214通常定向成：在这种情况下，在从侧面观察时提供最大的覆盖面积。如从图5中前面观察时，可以看到微通道管214和翅片216的上述定向可以描述成被定向为：在沿着横向于主气流方向210且平行于通过微通道管214的制冷剂流的方向的方向观察时提供最小的覆盖面积。还可以看到，显著的间隙218存在于顶部定位的微通道管214之间。在某些情况下，虽然间隙218可以降低跨过微通道热交换器108的压降，因为更少的空气会推动通过微通道热交换器108，但是在微通道热交换器108与空气之间转移热的总体效率会相对于不包括间隙218的基本上类似的微通道热交换器108降低。
现在参考图6，示出了根据本公开的实施例的微通道热交换器108的微通道管214的局部剖切斜视图。在某些实施例中，每个微通道管214可以包括多个基本上平行的微通道224。微通道224通常可以流体连通地连接对置的管状集管212。在某些实施例中，微通道管214可以包括微通道224，这些微通道224包括基本上类似的直径。在某些实施例中，微通道管214也可以包括基本上类似数量的微通道224。在微通道管214包括基本上类似数量的、具有基本上类似直径的微通道224的实施例中，应认识到每个微通道管214可以包括在每个微通道管214中的基本上类似微通道224体积。
现在参考图7和8，分别示出了根据本公开的替代实施例的微通道热交换器300的俯视图和侧视图。只要微通道热交换器300通常包括通过微通道管304流体连通地接合在一起的多个集管302，微通道热交换器300就可以基本上类似于微通道热交换器108。另外，相邻的微通道管304通常可以通过波纹状翅片306来接合。然而，在该实施例中，集管302通常横向于主气流方向310延伸而不是沿包括平行于主气流方向310的显著方向分量和横向于主气流方向310的显著方向分量两者的方向延伸。换言之，集管302通常相对于主气流方向310正交地和/或垂直地延伸，而不是以如同管状集管212的倾斜角度延伸。另外，最上方定位的集管302相对于彼此基本上邻接地定位，由此消除上述存在于微通道热交换器108中的显著间隙218。应认识到，可以分别通过使一块翅片材料成波纹状并且此后以合适的角度切割条板从而产生图3和7中示出的布置来形成翅片216、306。
本公开考虑了微通道热交换器的多种替代实施例(即替代构造，诸如单板式、W形等)，其中微通道管和关联的翅片中的至少一个定向成使对通过其中的气流的阻力最小化。在某些实施例中，微通道热交换器108、300可以提供在室内单元中，其沿不止一个主气流方向推动空气。在此类情况下，就微通道热交换器的预定部分沿不同的气流方向接收气流来说，微通道热交换器的微通道管和/或翅片可以定向为适应区域的和/或局部的主气流方向，因此总体上可以使跨过微通道热交换器的空气侧压降最小化。另外，虽然微通道热交换器108、300可以使用在室内单元102中，但是在某些实施例中，微通道热交换器108、300中的每个还可以配置为用在HVAC系统100的室外单元104中。在某些实施例中，微通道热交换器108和/或微通道热交换器300可以代替HVAC系统100的室外单元104中的热交换器114。
已经公开了至少一个实施例，本技术领域内技术人员对于实施例和/或实施例的特征所作出的变型、组合和/或修改均落入在本发明的范围之内。通过组合、整合和/或省略实施例的某些特征而得出的可替代实施例也都落入在本发明范围之内。在表达陈述数值范围或限值的情形中，如此表达的范围或限值应被理解为：包括落入所表达陈述的范围或限值内的类似值的迭代范围或限值(例如，从约1至约10就包括2、3、4等；大于0.10就包括0.11、0.12、0.13等)。例如，只要公开了具有下限R1和上限Ru的数值范围，那么落入该范围内的任何数值就被具体地公开了。尤其是，该范围内的以下数值特别地予以公开：R＝R1+k×(Ru-R1)，其中，k是以1％为增量变化从1％至100％的变量，即，k是1％、2％、3％、4％、5％、…50％、51％、52％、…95％、96％、97％、98％、99％或100％。此外，由上述定义的两个R数值限定的任何数值范围也就被具体地公开了。对于权利要求书中的任何要素使用术语“可选地”，是指需要该要素或替代地不需要该要素，两种替换方式都在权利要求的范围之内。使用诸如包括、包含和具有的广义术语应被理解为是对诸如由什么组成、主要地由什么组成以及大致由什么组成的较狭义术语提供支持。因此，保护范围不受以上阐述的介绍所限制，但由附后的权利要求书所限定，该范围包括权利要求主题的所有等价物。将各个和每个权利要求作为进一步揭示纳入到本说明书中，并且权利要求书是本发明的实施例。

Claims (20)

1.一种微通道热交换器，包括：
多个微通道管；以及
翅片，所述翅片设置在至少一对相邻的微通道管之间；
其中，微通道管和翅片中的至少一个定向为基本上平行于所述微通道热交换器的主气流方向。
2.根据权利要求1所述的微通道热交换器，其特征在于，所述微通道管中的至少一个是基本上平的。
3.根据权利要求1所述的微通道热交换器，其特征在于，所述翅片中的至少一个是基本上波纹状。
4.根据权利要求1所述的微通道热交换器，其特征在于，所述微通道管中的至少一个定向为沿相对于所述主气流方向大致横向的方向运载制冷剂，并且进一步定向为当沿平行于所述主气流方向的方向观察时呈现最小的覆盖面积并同时维持制冷剂行进的定向。
5.根据权利要求1所述的微通道热交换器，其特征在于，当沿相对于所述主气流方向基本上横向的方向观察时，所述微通道管的覆盖最大化。
6.根据权利要求1所述的微通道热交换器，其特征在于，当沿平行于所述微通道管运载制冷剂的方向观察时，所述微通道管的覆盖最小化。
7.根据权利要求1所述的微通道热交换器，其特征在于，还包括大致正交于所述主气流方向延伸的集管。
8.根据权利要求1所述的微通道热交换器，其特征在于，还包括在沿所述主气流方向的方向最远设置的两个集管之间的间隙。
9.根据权利要求1所述的微通道热交换器，其特征在于，在沿所述主气流方向的方向最远设置的两个集管之间不存在间隙。
10.一种空气处理单元，包括：
主气流方向；以及
微通道热交换器，包括：
多个微通道管；以及
翅片，所述翅片设置在至少一对相邻的微通道管之间；
其中微通道管和翅片中的至少一个定向为基本上平行于所述主气流方向。
11.根据权利要求10所述的空气处理单元，其特征在于，所述空气处理单元是吹过式空气处理单元。
12.根据权利要求10所述的空气处理单元，其特征在于，所述空气处理单元是拉过式空气处理单元。
13.根据权利要求10所述的空气处理单元，其特征在于，所述微通道热交换器定向成A形盘管。
14.根据权利要求10所述的空气处理单元，其特征在于，所述微通道热交换器定向成V形盘管。
15.根据权利要求10所述的空气处理单元，其特征在于，所述微通道热交换器还包括大致正交于所述主气流方向延伸的集管。
16.根据权利要求10所述的空气处理单元，其特征在于，所述微通道热交换器还包括大致以相对于所述主气流方向正交与平行之间的角度延伸的集管。
17.根据权利要求10所述的空气处理单元，其特征在于，所述微通道管和所述翅片都定向为基本上平行于所述主气流方向。
18.根据权利要求10所述的空气处理单元，其特征在于，所述微通道管中的至少一个定向为沿相对于所述主气流方向大致横向的方向运载制冷剂，并且进一步定向为当沿平行于所述主气流方向的方向观察时呈现最小的覆盖面积并同时维持制冷剂行进的定向。
19.根据权利要求10所述的空气处理单元，其特征在于，当沿相对于所述主气流方向基本上横向的方向观察时，所述微通道管的覆盖最大化。
20.根据权利要求10所述的空气处理单元，其特征在于，当沿平行于所述微通道管运送制冷剂的方向观察时，所述微通道管的覆盖最小化。
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